(57)【要約】【課題】転写ローラーや帯電ローラーあるいは現像ローラー等の導電性ゴムローラーにおいて、通電し続けることによる電気的特性の変化や、温度や湿度の影響による電気的特性の変化を低抵抗領域で少なくした導電性ゴムローラーを提供する。【解決手段】導電性芯材と、該導電性芯材上に設けられた導電性弾性層とを有する導電性ゴムローラーであって、該導電性弾性層は１種以上のゴム成分からなるポリマー分を含有し、少なくとも1種以上のゴム成分にエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドがそれぞれ含有され、前記ポリマー分中のエチレンオキサイド含量が１５．０〜６３．０質量％であり、且つプロピレンオキサイド含量が０．５〜１．２質量％とする。【選択図】図１
2005157057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性芯材と、該導電性芯材上に設けられた導電性弾性層とを有する導電性ゴムローラーであって、
該導電性弾性層は１種以上のゴム成分からなるポリマー分を含有し、
少なくとも1種以上のゴム成分にエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドがそれぞれ含有され、
前記ポリマー分中のエチレンオキサイド含量が１５．０〜６３．０質量％であり、且つプロピレンオキサイド含量が０．５〜１．２質量％であることを特徴とする導電性ゴムローラー。
【請求項２】
前記導電性弾性層がゴム成分としてアクリロニトリルブタジエンゴムを有し、前記ポリマー分中の該アクリロニトリルブタジエンゴムの含量が８０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ゴムローラー。
【請求項３】
前記導電性ゴムローラーの２３℃、相対湿度５５％ＲＨ下で４８時間放置後の電気抵抗値が５×１０5〜５×１０7Ωであることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ゴムローラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真複写装置、プリンター、静電記録装置等の画像形成装置において、使用される導電性ゴムローラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンターなど、電子写真方式の画像形成装置の多くに帯電ローラー、転写ローラー、現像ローラー等の導電性ゴムローラーが用いられている。従来、これらのゴムローラーに導電性を付与するのにカーボンブラックなどの導電性の充填材を加える方法、あるいはアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のイオン導電性のゴム材料を配合する方法が挙げられる（例えば、特許文献１）。しかし、これらの材料は温度・湿度の環境変化による抵抗値変動が大きくなってしまう場合があった。また、これらのゴムローラーは画像形成装置内で使用される際に長時間、高い電圧を付加される。その結果、いずれのゴムにおいても長期使用による通電耐久によるゴムの変質から電気抵抗値の変化を起こしてしまう場合があった。このことから、導電性ゴムローラーはその抵抗の耐久変化が比較的安定した後者のイオン導電性のアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴムや、イオン導電剤を付与したゴム材料を用いる手段が主流となっている（例えば、特許文献２）。しかし、これからの複写機、プリンターの高速化や長寿命化の要求から、導電性ゴムローラーにはさらなる強い通電耐久力が求められている。
【特許文献１】特開２００２−２８７５６号公報
【特許文献２】特開２００２−１６７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、転写ローラーや帯電ローラーあるいは現像ローラー等の導電性ゴムローラーにおいて、導電性弾性層のポリマー分中のエチレンオキサイド含量を１５．０〜６３．０質量％、且つプロピレンオキサイド含量を０．５〜１．２質量％とすることによって、長期使用によるゴム成分の劣化を防止し、長時間、通電し続けることによる電気的特性の変化や、温度や湿度の影響による電気的特性の変化を低抵抗領域で少なくした導電性ゴムローラーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち、本発明は以下の構成を有することを特徴とする。本発明は、導電性芯材と、該導電性芯材上に設けられた導電性弾性層とを有する導電性ゴムローラーであって、
該導電性弾性層は１種以上のゴム成分からなるポリマー分を含有し、
少なくとも1種以上のゴム成分にエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドがそれぞれ含有され、
前記ポリマー分中のエチレンオキサイド含量が１５．０〜６３．０質量％であり、且つプロピレンオキサイド含量が０．５〜１．２質量％であることを特徴とする導電性ゴムローラーに関する。
【０００５】
更に、本発明は前記導電性弾性層がゴム成分としてアクリロニトリルブタジエンゴムを有し、前記ポリマー分中の該アクリロニトリルブタジエンゴムの含量が８０質量％以下であることが好ましい。
更に、本発明は前記導電性ゴムローラーの２３℃、相対湿度５５％ＲＨ下で４８時間放置後の電気抵抗値が５×１０5〜５×１０7Ωであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の導電性ゴムローラーは、導電性弾性層のポリマー分中のエチレンオキサイド含量が１５．０〜６３．０質量％且つ、プロピレンオキサイド含量が０．５〜１．２質量％であるため、画像形成装置内で通電して使用し続けることによる電気的特性の変化や、温度や湿度の影響による電気的特性の変化が小さくなる。
【０００７】
更に、導電性弾性層のポリマー分中のアクリロニトロルブタジエンゴムの含量が８０質量％以下であり、該導電性ゴムローラーの電気抵抗値が５×１０5〜５×１０7Ωの低抵抗領域では、特にその効果が顕著に表れる。従って、上記導電性ゴムローラー用ゴム組成物を用いた導電性ゴムローラーは電子写真技術の画像形成に用いられる帯電ローラー、転写ローラー、現像ローラー等に好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（導電性芯材）
本発明における導電性芯材としては、例えばアルミニウム、銅、鉄、又はこれらを含む合金等の良導体が好適に用いられる。導電性芯材は、０．１〜１．５ｍｍ程度の厚さを有する金属管であっても、また棒状であってもよく、使用上の強度、寸法及び導電性等の条件を満たすものであれば良い。
【０００９】
（導電性弾性層）
本発明の導電性弾性層は、ポリマー分中のエチレンオキサイド含量が１５．０〜６３．０質量％であり、且つプロピレンオキサイド含量が０．５〜１．２質量％であることに特徴がある。ポリマー分は少なくとも１種以上のゴム成分からなる。ゴム成分はエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを含有する。エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドは１種のゴム成分にのみ含まれていても良いし、２種以上のゴム成分に含まれていても良い。また、１種のゴム成分中にエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの両方が含まれている必要はなく、例えば２種のゴム成分のうち一方のゴム成分にはエチレンオキサイドのみが含まれ、他方のゴム成分にはプロピレンオキサイドのみが含まれていても良い。
【００１０】
また、ゴムの加硫剤、加硫促進剤として従来公知のものを使用することができる。本発明に使用する加硫剤としては、硫黄又は有機系硫黄化合物の他、従来公知の架橋剤が使用可能である。例えば、２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）等のチアゾール類、テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴＤ）等の加硫促進剤、酸化亜鉛等の加硫促進助剤等が用いられる。加硫の方法としては、蒸気缶加硫やプレス加硫等の公知の方法が使用可能である。
その他添加剤として軟化剤、可塑剤、補強剤、充填剤及び発泡剤等の従来公知のものを用いることができる。
【００１１】
（画像形成装置）
以下、本発明の導電性ゴムローラーの構成について詳細に説明する。
図２に本発明に係る導電性ゴムローラーを画像形成装置に利用した一例を示す。ここでは本発明の導電性ゴムローラーを転写ローラーに用いた場合について説明するが、転写ローラー以外にも帯電ローラーあるいは現像ローラー等、他のローラータイプの部品に対しても適用可能である。図２に示す画像形成装置は、電子写真方式のプロセスカートリッジを使用したレーザプリンタであり、図２はその概略構成を示す縦断面図である。また、図２に示す画像形成装置には、転写ローラーを有する転写装置が装着されている。
【００１２】
図２に示す画像形成装置は、像担持体として、ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１は、接地された円筒アルミニウム基体の外周面に、有機光導電体（ＯＰＣ）からなる感光層を設けたものである。この感光ドラム１は、駆動手段（不図示）により、矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）、例えば５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。
【００１３】
感光ドラム１表面は、接触帯電部材としての帯電ローラー２によって均一に帯電される。帯電ローラー２は、感光ドラム１表面に接触配置されており、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラー２には、帯電バイアス印加電源（高圧電源）により振動電圧（交流電圧ＶＡＣ＋直流電圧ＶＤＣ）が印加され、これにより感光ドラム１表面は、−６００Ｖ（暗部電位Ｖｄ）に一様に帯電処理される。帯電後の感光ドラム１表面は、レーザスキャナから出力されてミラーによって反射されたレーザ光３、すなわち、目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザ光により走査露光を受ける。これにより、感光ドラム１表面には、目的の画像情報に対応した静電潜像（明電部位Ｖｌ＝−１５０Ｖ）が形成される。
【００１４】
その静電潜像は、現像装置４の現像スリーブに印加された現像バイアスによって、負に帯電されたトナーが現像ローラ１１を通して供給され、トナー像として反転現像される。
【００１５】
一方、給紙部（不図示）から給搬送された紙等の転写材７が、転写ガイドにガイドされて、感光ドラム１と転写ローラー６との間の転写部（転写ニップ部）Ｔに、感光ドラム１上のトナー像とタイミングを合わせるようにして供給される。転写部Ｔに供給された転写材７は、転写バイアス印加電源により転写ローラー６に印加された転写バイアスによって、表面に感光ドラム１上のトナー像が転写される。このとき、転写材７に転写されないで感光ドラム１表面に残ったトナー（残留トナー）は、クリーニング装置９によって除去される。
【００１６】
転写部Ｔを通った転写材７は、感光ドラム１から分離されて定着装置１０へ導入され、ここでトナー像の定着処理を受け、画像形成物（プリント）として画像形成装置本体（不図示）外部に排出される。
【００１７】
（導電性ゴムローラーの製造方法）
本発明を実証する導電性ゴムローラーの一例を図１に示す。図１の導電性ゴムローラーでは芯金６１上に導電性弾性層６２が設けられている。図１のローラーは以下のようにして作成した。
【００１８】
ゴム成分に更にカーボンブラック等の導電材他の助剤や硫黄等の加硫剤、スルフィド系の加硫促進剤、発泡剤その他添加剤を混合してゴム組成物とする。ただし、全てのゴム成分（ポリマー分）中のエチレンオキサイド含量を１５．０〜６３．０質量％且つ、プロピレンオキサイド含量を０．５〜１．２質量％とする。
【００１９】
押出機（不図示）を用いてこのゴム組成物を押出成形し、未加硫のチューブ状（外径２０ｍｍ、内径５ｍｍ）の導電性ゴム成形物を得た後、加硫缶にて１６０℃×３０分の加硫を行ないチューブ状の導電性弾性層を作成し、次いでφ６ｍｍの導電性芯材を前記チューブ状の導電性弾性層の内径部に圧入し、ローラー状の成形体を得た。この成形体を、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機（不図示）にセットし、研磨条件として回転速度２０００ＲＰＭ、送り速度５００ｍ／分で外径がφ１４ｍｍになるように研磨し、導電性発泡ゴムローラーを作成した。
なお、各実施例及び比較例で使用した資材は以下の通りである。
【００２０】
実施例及び比較例で使用したゴム成分を以下に示す。
アクリロニトリルブタジエンゴム（商品名：ＤＮ４０１；日本ゼオン（株）社製）
エピクロルヒドリンゴム（商品名：ゼクロン３１０６；日本ゼオン（株）社製）
プロピレンオキサイド−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ゼオスパン８０３０；日本ゼオン（株）社製）
なお、実施例及び比較例では結合アクリロニトニル量が２５％以下である低ニトリルのアクリロニトリルブタジエンゴムを記載したが、本発明はこれに限られる物ではない。
【００２１】
（ローラーの通電耐久試験及び耐久変動量の測定方法）
ローラーの通電耐久試験は導電性ゴムローラーを５０℃の環境下に置き、軸体に片側４．９Ｎの荷重が両方に掛かるようにして外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラムに圧着し、３０ＲＰＭで回転させた状態で、軸体とアルミドラムとの間に２５時間、８０μＡの定電流を印加して行い、この時のローラーの電気抵抗を測定した。その後、Ｎ／Ｎ環境（常温／常湿環境；２３℃、５５％ＲＨ）に２４時間放置後に電気抵抗値を測定した後、再びローラーの電気抵抗を測定した。ここで初期の電気抵抗値と耐久後の電気抵抗値の差を桁数で表現（対数変換）したものを通電耐久量とした。これが小さいほど、導電性ゴムローラーの通電耐久性が良いといえる。変動量は０．２桁未満が好ましい。
【００２２】
（ローラーの電気抵抗及び環境変動量の測定方法）
ローラー電気抵抗は、導電性ゴムローラーの軸体に片側４．９Ｎの荷重が両方に掛かるようにし、外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラムに圧着し、３０ＲＰＭで回転させた状態で、軸体とアルミドラムとの間に２ｋＶの電圧を印加して測定した。次に、Ｌ／Ｌ環境（低温低湿環境；１５℃、１０％ＲＨ）、Ｎ／Ｎ環境（２３℃、５５％ＲＨ）、Ｈ／Ｈ環境（高温高湿環境；３５℃、８５％ＲＨ）の各環境下にて４８時間の放置後に再びローラーの電気抵抗を測定した。このようにして測定したＬ／Ｌの電気抵抗値をＨ／Ｈの電気抵抗値で除し、対数変換したものを環境変動量とした。変動量は１．４桁未満が好ましい。
【実施例】
【００２３】
（実施例）
プロピレンオキサイド−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体、また必要に応じて添加したエピクロルヒドリンゴム及びアクリロニトリルブタジエンゴムを表１の割合で混合し、更にカーボンブラック、助剤、加硫剤、加硫促進剤、発泡剤を混合してゴム組成物とする。
【００２４】
次に、このゴム組成物を押出機を用いて押出成形し、未加硫のチューブ状の導電性ゴム成形物を得た後、加硫缶にて１６０℃×３０分の加硫を行ない、チューブ状の導電性弾性層を作成する。この導電性弾性層の内径部にφ６ｍｍの導電性芯材を圧入しローラー状とした。このローラー状成形体を研磨機にセットし、外径がφ１４ｍｍになるように研磨し、導電性ゴムローラーとした。
【００２５】
上記方法によって、ポリマー分（アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、プロピレンオキサイド−エチレンオキサイド−アクリルグリシジルエーテル３元共重合体）中のエチレンオキサイド含量が１５．０〜６３．０質量％、且つプロピレンオキサイド含量が０．５〜１．２質量％であり、更に該導電性弾性層中にアクリロニトロルブタジエンゴムを８０質量％以下の範囲で含有するか、含有しない導電性ゴムローラーを製造した。導電性ゴムローラーの電気抵抗値は５×１０5〜５×１０7Ωとした。
【００２６】
結果を表１に記載する。この結果から導電性弾性層のポリマー分中のエチレンオキサイド含量が１５．０〜６３．０質量％且つ、プロピレンオキサイド含量が０．５〜１．２質量％であり、該導電性ゴムローラーの電気抵抗値が５×１０5〜５×１０7Ωの範囲内では、耐久変動量、環境変動量は共に小さい値となることがわかる。
【００２７】
（比較例）
ポリマー分中のエチレンオキサイド含量が１５．０〜６３．０質量％且つ、プロピレンオキサイド含量が０．５〜１．２質量％とならないようにアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、プロピレンオキサイド−エチレンオキサイド−アクリルグリシジルエーテル３元共重合体の混合割合を変化させた以外は実施例と同様の条件で導電性ローラーを製造した。
【００２８】
比較例としてはポリマー分中のエチレンオキサイド含量が１５．０質量％以下、プロピレンオキサイド含量が０．５質量％以下のもの（比較例４及び５）と、エチレンオキサイド含量が６３．０質量％以上、プロピレンオキサイド含量が１．２質量％以上のもの（比較例１〜３）を挙げた。表２に結果を記載する。耐久変動量、環境変動量は共に実施例よりも大きい値となった。
【００２９】
なお、表１及び２において、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム及びプロピレンオキサイド−エチレンオキサイド−アクリルグリシジルエーテル３元共重合体の含量とは、これら３種類のゴムの総量に対する各ゴム成分の含量を表す。
【００３０】
【表１】
2005157057.tif 000003
【００３１】
【表２】
2005157057.tif 000004
【００３２】
上記実施例及び比較例（表１及び２）においてエチレンオキサイドはエピクロルヒドリンゴム及びプロピレンオキサイド−エチレンオキサイド−アクリルグリシジルエーテル共重合物に含まれる。また、プロピレンオキサイドはプロピレンオキサイド−エチレンオキサイド−アクリルグリシジルエーテル共重合物に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る転写ローラーの全体断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の全体断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  感光ドラム
２  帯電装置
３  露光手段
４  現像装置
５  トナー
６  転写ローラー
７  記録媒体
８  クリーニングブレード
９  廃トナー容器
１０  定着装置
１１  現像ローラー
６１  芯金
６２  導電性弾性層
Ｒ１  感光体の駆動方向
Ｒ２  帯電ローラーの駆動方向
【図１】
2005157057.tif 000005
【図２】
2005157057.tif 000006